生物吸附法处理重金属废水的应用和研究进展.pptxVIP

生物吸附法处理重金属废水的应用和研究进展第1页/共20页第2页/共20页自从日本发生水俣病和痛疼病之后，如何治理重金属废水已经受到科学家们的普遍关注。来源：矿冶、机械制造、化工、电子、仪表等工业废水传统方法：氢氧化物沉淀法、蒸发浓缩法、电积、离子交换法、活性炭吸附法。第3页/共20页处理方法出水水质耗酸碱多种金属离子污泥量二次污染成本其它化学法差耗难大有低再生困难离子交换法好耗难少有高可再生和回收活性炭吸附法尚可耗难少有高周期长，回收困差难电解法差耗可大有高耗电不大微生物吸附法好不可极少无低水可回用，金属可低收第4页/共20页一、吸附机理 微生物吸附法就是利用某些微生物本身的化学成分及结构特征来吸附溶于水中的重金属，再通过固液两相分离去除水中的重金属离子的方法。 生物吸着（配位、鳌合、离子交换、物理吸附、沉淀）活细胞吸附生物吸附法生物积累（酯类过度氧化、复合物渗透、载体协助、离子泵）死细胞吸附第5页/共20页重金属废水生物培养液生物悬浮液生物＋络合金属破坏性金属回收非破坏行金属回收金属生物再循环 微生物从溶液中去除重金属的主要机制包括：挥发、细胞外沉积、细胞外络合及随后的积聚、结合在细胞表面、细胞内积聚。第6页/共20页三、生物吸附剂 凡具有从溶液中分离金属能力的生物体或生物体制备的衍生物都可称为生物吸附剂，主要有菌体、藻类、细胞提取物等。 第7页/共20页吸附剂类型种类名称重金属Rhizopus arrhizus霉菌根霉菌Ag、Au、Cd、CrAspergillus niger霉菌黑曲霉Hg、Mn、Ni、URhizcpus nigricans霉菌黑根霉Cd、CuP.chrysosporium霉菌黄青霉Cd、Cu、Hg、PbPestalotiopsis sp.真菌真菌Pb、ZnS.loogwoodensis放线菌放线菌UBacillus subtilis细菌枯草杆菌Au、Cr、Ni Saccharamy ceservisiae酵母啤酒酵母菌Au、Co、U、Zn、ThFucus sp.褐藻浮游马尾藻CdBacillus .sp细菌杆菌属Cu、ZnEnterobacter sp.细菌肠细菌Pb、Cu、CdDesulfcvibrio desulfuricans细菌硫酸盐还原菌CrThiobacillus ferrooxidan细菌氧化铁硫杆菌U第8页/共20页 Suleman Qaiser和Anwar R.Saleemi等研究了从ficus religiosa树叶中提取的纤维素进行对Cr和 Pb的生物吸附的研究。试验发现在一小时内吸附达到平衡。铅和铬的平衡吸附容量分别为16.95±0.75mg/g和5.66±0.43mg/g。它们的最适宜pH值分别为4和1。同时它们的最适宜反应温度分别为40℃和25℃。对于这两种吸附的机制分别为：铅是质子和金属阳离子之间的离子交换，铬是金属阴离子和羟基之间的离子交换。并且它们都是发生在吸附剂表面的单层吸附。 第9页/共20页生物吸附剂在去除水中重金属离子方面与普通的离子交换剂相比其主要优点是：1）作为吸附剂的生物源造价低2）优质的生物吸附机吸附容量比普通离子交换剂大3）低浓度时，生物吸附剂对重金属的去除效率明显地高于普通的离子交换剂。 生物吸附剂的预处理包括酸碱处理和细胞的固定化技术。 一般的吸附剂比较适合用碱处理，因为碱处理可能改变生物细胞的结构，暴露出额外的活性基团。而酸处理可能因为氢离子和金属离子的竞争作用导致吸附效率降低。 固定化技术是将分散、游离的微生物通过物理或化学的方法，固定在某一限定区域以提高微生物的浓度。其主要包括吸附法、共价结合法、交联法和包埋法等四类。第10页/共20页四、工作原理 按要求把制备好的生物吸附剂放入反应器，使含重金属离子的水溶液以一定流速通过吸附剂，水中的重金属离子被吸附剂上的微生物吸附，从而去除或降低水中的重金属离子。当吸附剂失效后，通过再生恢复其活性。从浓缩的重金属溶液中可回收重金属，生物吸附剂的再生可以在不连续的工作状态下用稀酸和其它合适的溶液进行 第11页/共20页解吸： 由于生物吸附是可逆的“吸附-解吸”动态平衡过程，被吸附的重金属壳被整合剂如EDTA、酸和其它离子等解吸下来，吸附剂可再生循环使用，为金属回收提供了一种经济简便的方法。稀HNO3溶液对Pb的解吸有效，解吸率达95.2%。酒精酵母菌吸附铀后，0.1mol/L的NaHCO3溶液对它的解吸率为92.3%。对吸附Pb的酿酒酵母，乙酸有良好的解吸作用。假如NaOH调节pH至9~12，被吸附的Cr6+可被解吸，解吸率为13.6%~67.9%。通过解吸剂，不但能实现生物吸附剂的再生，而且为金属回收提供了一种经济简便的方法。第12页/共20页五、影响生物吸附的几个因素1.溶液的pH值 多数情况下，系统地